石油化工品储罐快速加热技术.doc

石油化工品储罐快速加热技术

在目前石油化工产品储运过程中，对油罐内的油或者化工树脂加温，基本上采纳罐内安装集束管式或盘管式加热器等传统方式，使罐内物品通过与热媒体〔一般以饱和蒸汽为热媒体〕的交换，实现升温，降低粘度，改善其流动性，以便于泵的输送。这种传统方式在某种程度上存在加温周期长，热能利用率低的弊端，大量蒸汽做了无用功，蒸汽耗量大。在目前中国能源短缺，国家大力倡导创建节约型社会的背景下，如何通过改革工艺、节能降耗、挖潜增效就成为各个企业所面临的重要课题。
一、传统盘管式或集束管式油罐加热器现状调查
1、蒸汽利用率低：在实际生产过程中，当只需使用少量油品或者化工树脂时，也要对整个罐内的物品全部进行加热，整体升温，使大量的蒸汽做了无用功。
2、热量利用率低：加热器冷凝水出口温度过高，常伴随大量蒸汽排出，排出口温度100℃，浪费了大量的热力资源。
3、油品或化工品温度难以控制：传统加热器对油品或者化工品的加热是一种静置式的自然对流换热，其放热系数极低。贴近加热器的物品温度较高，远离加热器的物品温度较低。
4、换热效率低：关于粘度较高的油品化工品，在换热面长时间高温滞留，极易产生分解物，结聚于换热管表面，致使换热管表面的油品化工品温度过高，容易结焦，严重影响和阻碍热量的传导和布散。
5、生产效率低：由于不能按生产需要的油品化工品定量加温，只能对整罐物品进行整体加温，热量耗散面积大，油品化工品加热升温缓慢，加温时间长，而且油品化工品整体升温分布不均衡。特别是在冬季生产中，由于受环境温度的影响，加热时间会更长。
6、影响油品化工品质量：油品化工品在长时间、多次反复的加热过程中产生大量细小的分解物，溶于油品化工品中，对质量产生一定的影响，增加了后期处理的成本。
二、解决方案
针对上述问题，本着提升生产效率，节能降耗的指导思想，于2007年2月成立了"油罐局部快速加热，提升生产效率，节能降耗'攻关小组。山东普利龙压力容器、中国石化润滑油济南分公司合作，采纳涡流热膜换热器技术〔国家专利产品，专利号:02268208.2〕成功制定研发出了一款《新型油罐局部快速加热器》〔国家专利产品，专利号:200720029405.3〕，
在实际运用中取得了优良效果，节能显然，有效解决了加热过程中能耗过大的弊端，生产效率显然提升，生产运行费用大大降低。
独特的换热元件及先进的内部工艺流程结构，使加热器实现了热效率高、耐腐蚀、耐高温、耐高压、防结垢等功能靠、节能效果特别、安装修理方便、可实现自动化恒温控制的特点，极大地提升了换热器整体性能，并且不会因为加热器的安装而影响罐体的使用安全。有效解决了各类油罐加热过程中能耗过大的弊端，生产效率显然提升，运行费用大大降低，获得行业专业人士的高度认可，并在行业中得以推广和应用
三、新型油罐局部快速加热器换热原理
其原理：是将"涡流热膜换热器'，沿储罐径向伸入于油罐底部，热媒介质〔蒸汽或高温水〕走管程，油品从壳程内的管间流动，壳体吸油口直接通向罐内介质。蒸汽经过温控阀进入换热器的管程，通过涡流热膜管与管壁外部的油品充分换热以后，冷凝水自换热器出口排出。换热器采纳高效的涡流热膜管做为换热元件，保证油品在管间的合理流动。
其强化传热机理是：流体在内外表面流动时，产生了震荡和冲刷作用，流动的方向不断改变，使紧贴管壁表面的流体导热层变薄以至破坏，金属表面热量传递加快，流体内微观涡流强化，使流体内部热扩散强化。
同时，由于流体的震荡、流动和冲刷作用，不会使紧贴管壁表面的流体产生局部过热。使油品既得到适当、充分的加热，又无结焦、分解的可能。
新型"油罐局部快速加热器'与一般盘管式或集束管式加热器比较，在外观结构尺寸相同条件下，换热面积是一般列管式换热器的1.5倍，热效率是一般管式换热器的2-3倍。
温度控制是，在换热器的蒸汽入口管线上安装蒸汽流量自动控制阀，通过安装在输油管线出口的感温探头对油品出口温度进行检测，温度控制仪表依据检测的油品温度与设定温度进行比较，自动控制蒸汽进量，从而保证输出油品温度的恒定，实现温度自动控制。另外，为保证对油罐底部油品的抽取。经对壳体吸油口的特别结构制定，使壳体吸油口产生了一定的虹吸作用，从而保证了罐内的最大出油量。
四、新型油罐局部快速加热器在寒冷地区的应用：
北方地区冬季天气寒冷，以北京、济南为例：冬季最冷气温一般在-18℃左右，由于环境气候的特点，会出现气温越低，油品加热升温越慢，能耗越高的现象。而新型油罐局部快速加热器，在节能降耗、提升运行效率方面优势更加显然特别。具体运用上可依据油品的凝点，只用相对较低的温度保证整罐油品不凝固即可，需抽油时采纳局部加热的方法，可在较短时间内使油品迅速升温至所需要的温度。采纳这种局部加热工艺方法，相比传统加热工艺其优势不言而喻，在实际运用中实测数据也充分论证了上述优势。因此油罐快速加热器在施行应用上简单易行，安全方便。无论是对新建罐区还是老罐区的改造都非常合适，老罐区所采纳的传统盘管式、集束管式或其他加热方式仍可延用，但其作用发生了改变，原有加热方式不再以加热升温为主，而只需依据罐内油品的凝点，保证油品不凝固即可。需要抽油时启动底部油罐快速加热器，即可在较短时间内快速升温抽取油品。
四、效果验证：现场实际采集数据对比

中国石化润滑油济南分公司数据统计分析

加热方式
热媒体
倒油量
升温温度
生产时间
冷凝水温
蒸汽耗量
列管式加热器

60T/h
30-60℃
14小时30分
100℃

新型快速加热器

60T/h
30-60℃
1小时30分
55℃

2、经济效益分析：从上表中可以看出，在同等工况条件下，采纳《新型油罐局部快速加热器》具有如下显然优势和特点：
〔1〕加温速度快。原需一、二天的升温操作过程在数小时内即可完成，极大提升了生产效率，生产用时缩短20多倍。
〔2〕能源利用率高。冷凝水温度降低.蒸汽的热能得到充分利用。
〔3〕蒸汽耗量大幅降低，节能效果非常显著，蒸汽耗量节约30多倍。
〔4〕可对油品定量加热，需要多少加热多少，大大缩短抽油等待时间。
〔5〕传热效率及使用安全性大大提升。油品不会出现局部高温、炭化，结垢现象。充分保证了加热器的传热效率及油品质量的安全性。
〔6〕使用安全可靠、运行稳定、高效：由于采纳独特生产工艺，先进科学布管方式，使换热器体积大大缩小，对罐体运行安全没有任何影响，而且由于采纳局部加热，大大提升了油品加热过程中的安全性。